DE10041079A1 - Laser module with control circuit - Google Patents

Laser module with control circuit

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Abstract

The invention relates to a laser module (1) comprising a semiconductor laser (2) and a drive circuit. Said drive circuit is provided with an accumulator (4) and an electronic switch (3). The laser module is further characterized in that the semiconductor laser (2) is linked with the accumulator (4) via the electronic switch (3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lasermodul mit einer An­ steuerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a laser module with an Control circuit according to the preamble of claim 1.

Ein Lasermodul mit Ansteuerschaltung ist beispielsweise aus US 5,422,900 bekannt. Hierin ist ein Lasermodul gezeigt, das in einem Gehäuse eine Laserdiode und eine Leiterplatte ent­ hält. Auf der Leiterplatte ist eine Ansteuerschaltung für die Laserdiode in Form einer integrierten Schaltung aufgebracht. Das beschriebene Lasermodul dient zur Erzeugung von ns- Laserimpulsen.A laser module with a control circuit is off, for example US 5,422,900 known. This shows a laser module that ent in a housing a laser diode and a circuit board holds. There is a control circuit for the on the circuit board Laser diode applied in the form of an integrated circuit. The laser module described is used to generate ns- Laser pulses.

Leistungshalbleiterlaser mit hoher Ausgangsleistung erfordern im Betrieb hohe Stromstärken, die typischerweise im Ampere- Bereich liegen. Eine direkte Ansteuerung mit einer integrier­ ten Schaltung, wie sie in US 5,422,900 gezeigt ist, ist daher in der Regel nicht möglich.Power semiconductor lasers with high output power require high currents during operation, which are typically Range. A direct control with an integrated th circuit as shown in US 5,422,900 is therefore usually not possible.

Weiterhin ist bei der Erzeugung von ns-Laserimpulsen mit Lei­ stungslaserdioden eine aufwendige Stromversorgung nötig. Die­ se Stromversorgung muß in der Lage sein, innerhalb der Schaltzeit, also weniger Nanosekunden, den erforderlichen Be­ triebsstrom in die Laserdiode einzuprägen.Furthermore, when generating ns laser pulses with Lei an expensive power supply is required. the Power supply must be able to operate within the Switching time, i.e. fewer nanoseconds, the required loading drive current into the laser diode.

Zudem erfordert die Erzeugung von ns-Laserimpulsen kurze Lei­ tungslängen und damit eine räumlich eng benachbarte Anordnung von Stromquelle und Laserdiode. Kurze Leitungslängen sind nö­ tig, um eine Verlängerung der Laserimpulse aufgrund von Si­ gnallaufzeiten zu vermeiden.In addition, the generation of ns laser pulses requires short lei line lengths and thus a spatially closely adjacent arrangement of current source and laser diode. Short line lengths are nope to extend the laser pulse due to Si Avoid runtimes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lasermodul zu schaffen, das zur Erzeugung von ns-Laserimpulsen hoher Intensität geeignet ist und das mit einer technisch einfachen Stromquelle betrie­ ben werden kann. The object of the invention is to provide a laser module that suitable for generating high intensity ns laser pulses is and operated with a technically simple power source can be used.  

Diese Aufgabe wird durch ein Lasermodul nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Ge­ genstand der Unteransprüche 2 bis 14.This object is achieved by a laser module according to claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are Ge subject of subclaims 2 to 14.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Lasermodul mit einem Halbleiterlaser und einer Ansteuerschaltung zu bilden, wobei die Ansteuerschaltung einen Energiespeicher und einen elek­ tronischen Schalter beinhaltet und der Energiespeicher mit dem Halbleiterlaser über den elektronischen Schalter verbun­ den ist.According to the invention, the laser module is provided with a Form semiconductor laser and a drive circuit, wherein the control circuit an energy storage and an elek includes tronic switch and the energy storage with connected to the semiconductor laser via the electronic switch that is.

Unter einem Halbleiterlaser ist dabei eine Einheit zu verste­ hen, die mindestens eine Laserdiode enthält. Dabei kann der Halbleiterlaser einen einzelnen Halbleiterkörper einer Laser­ diode, eine Mehrzahl solcher, miteinander verschalteter Halb­ leiterkörper oder eine oder mehrere Laserdioden als Bauele­ ment beinhalten.A unit is to be understood under a semiconductor laser hen that contains at least one laser diode. The Semiconductor laser a single semiconductor body of a laser diode, a plurality of such interconnected half conductor body or one or more laser diodes as components ment include.

Der oder die Halbleiterkörper können eine einzelne aktive Schicht oder eine Mehrzahl aktiver Schichten, beispielsweise in Form eines Stapels oder eines Barrens aufweisen. Weiterge­ hend können der oder die Halbleiterkörper aus einer Mehrzahl miteinander zu einem Stapel oder Barren verbundener Einzel­ halbleiterkörper gebildet sein.The semiconductor body or bodies can be a single active Layer or a plurality of active layers, for example have in the form of a stack or an ingot. Weiterge The semiconductor body or the semiconductor bodies can consist of a plurality single connected together in a stack or ingot be formed semiconductor body.

Der Energiespeicher stellt eine Einheit zur Speicherung elek­ trischer Energie dar. Dabei wird die elektrische Energie vor­ zugsweise in einem elektrischen Feld nach Art eines Kondensa­ tors gespeichert. Andere Formen der gespeicherten Energie sind ebenfalls möglich, beispielsweise in Form von chemischer Energie bei einem Energiespeicher nach Art eines Akkumula­ tors.The energy store provides a unit for storing elek electrical energy. This is the electrical energy preferably in an electrical field like a condenser tors saved. Other forms of stored energy are also possible, for example in the form of chemical Energy in the form of an accumulator tors.

Der Halbleiterlaser wird bei geschlossenem elektronischem Schalter aus dem Energiespeicher mit Betriebsstrom versorgt. The semiconductor laser is closed when electronic Switch from the energy storage supplied with operating current.  

Wird der elektronische Schalter mit elektrischen Impulsen ge­ taktet, so emittiert der Halbleiterlaser Laserimpulse mit ei­ ner Impulsdauer, die im wesentlichen mit der Dauer der Takt­ impulse übereinstimmt.Is the electronic switch ge with electrical pulses clocks, the semiconductor laser emits laser pulses with egg ner pulse duration, which essentially corresponds to the duration of the clock impulses matches.

Da Energiespeicher und Halbleiterlaser bei der Erfindung in einem Modul zusammengefaßt sind, ist eine eng benachbarte An­ ordnung und eine elektrische Verbindung mit kurzen Leitungs­ längen gewährleistet.Since energy storage and semiconductor laser in the invention in are summarized in a module, is a closely adjacent type order and an electrical connection with short leads lengths guaranteed.

Mit Vorteil wird so die Signallaufzeit gering gehalten. Eine Erzeugung von ns-Laserimpulsen ist durch Ansteuerung des elektronischen Schalters mit ns-Taktimpulsen leicht möglich. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf­ grund des in dem Lasermodul enthaltenen Energiespeichers die Anforderungen an eine externe Stromversorgung gesenkt sind.This advantageously keeps the signal runtime low. A Generation of ns laser pulses is controlled by the electronic switch with ns clock pulses easily possible. Another advantage of the invention is that due to the energy storage contained in the laser module Requirements for an external power supply are reduced.

Bei der Erzeugung von ns-Laserimpulsen wird der Energiespei­ cher nur kurzzeitig belastet, so daß ein Kondensator oder ei­ ne auf einem oder mehreren Kondensatoren basierende Schaltung als Energiespeicher zur Versorgung des Halbleiterlasers aus­ reicht. Dies ermöglicht eine kostengünstige und kompakte Bau­ weise des Lasermoduls.When ns laser pulses are generated, the energy cher only briefly loaded, so that a capacitor or egg ne circuit based on one or more capacitors as an energy store for supplying the semiconductor laser enough. This enables an inexpensive and compact construction way of the laser module.

Bevorzugt weist das Lasermodul einen Versorgungsanschluß auf, über den der Energiespeicher mit Energie versorgt wird. Damit wird der durch den Halbleiterlaser verursachte Verbrauch der gespeicherten Energie kompensiert, so daß mit Vorteil ein stationärer beziehungsweise quasistationärer Betrieb des La­ sermoduls möglich ist.The laser module preferably has a supply connection, through which the energy storage is supplied with energy. In order to the consumption caused by the semiconductor laser stored energy compensated, so that an advantage stationary or quasi-stationary operation of the La sermoduls is possible.

Besonders bevorzugt ist eine direkte Verbindung zwischen Energiespeicher und Versorgungsanschluß. Ist im Betrieb der Versorgungsanschluß mit einer externen Stromquelle verbunden, so wird der Energiespeicher kontinuierlich nachgeladen. A direct connection between is particularly preferred Energy storage and supply connection. Is in operation Supply connection connected to an external power source, the energy storage is continuously recharged.  

Vorteilhafterweise wird bei einer kontinuierlichen Nachladung des Energiespeichers die externe Stromquelle nur mit der Durchschnittseingangsleistung des Lasermoduls belastet, wäh­ rend der Energiespeicher den zeitkritischen Spitzenleistungs­ bedarf während der Schaltzeiten deckt, in denen der Halblei­ terlaser in Betrieb ist.In the case of continuous recharging, it is advantageous of the energy storage the external power source only with the Average input power of the laser module loaded, weh rend the energy storage the time-critical peak performance needs during the switching times in which the half lead terlaser is in operation.

Von besonderem Vorteil ist diese kontinuierliche Versorgung bei einem geringen Tastverhältnis des erzeugten Laserimpuls­ zugs. In diesem Fall wird die externe Stromquelle dem Tastverhältnis entsprechend nur mit einer geringen Dauerlei­ stung belastet.This continuous supply is particularly advantageous with a low duty cycle of the generated laser pulse train. In this case, the external power source Duty cycle correspondingly only with a low permanent leverage load.

Vorzugsweise weist die Erfindung einen aus dem Lasermodul herausgeführten Steueranschluß auf, mit dem der elektronische Schalter gesteuert wird. Dies ermögliche eine flexible und direkte Steuerung der emittierten Laserimpulse.The invention preferably has one from the laser module led out control connection with which the electronic Switch is controlled. This enables a flexible and direct control of the emitted laser pulses.

Alternativ kann die in dem Lasermodul enthaltene Ansteuer­ schaltung um einen Taktgeber erweitert werden, der den elek­ tronischen Schalter steuert. Mit Vorteil benötigt das so ge­ bildete Lasermodul keine weitere Ansteuerung für den gepul­ sten Betrieb.Alternatively, the control contained in the laser module circuit can be expanded by a clock generator, the elek tronic switch controls. Advantageously, this requires ge formed laser module no further control for the pulsed most operation.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der elektronische Schalter zweistufig ausgeführt. Dabei stellt die zweite Stufe (Schaltstufe) den eigentlichen Schalter dar, die erste Stufe (Eingangsstufe) dient als Treiber für die zweite Stufe.In an advantageous development of the invention two-stage electronic switches. It poses the second stage (switching stage) is the actual switch, the first stage (input stage) serves as a driver for the second step.

Die Zweiteilung des Schalters besitzt den Vorteil, daß die zweite Stufe für das Schalten einer Hochstromlast, wie sie ein Halbleiterlaser hoher Ausgangsleistung darstellt, opti­ miert ist. Davon weitgehend unabhängig ist die Eingangscha­ rakteristik des elektronischen Schalters durch die Eingangs­ stufe festgelegt. The division of the switch into two has the advantage that the second stage for switching a high current load like it represents a semiconductor laser high output power, opti is lubricated. The entrance hall is largely independent of this characteristic of the electronic switch through the input level set.  

Weiterhin ermöglicht diese Zweiteilung den Einsatz kommerzi­ ell erhältlicher Schalter und Treiber in der Schalt- bezie­ hungsweise Eingangsstufe.Furthermore, this division into two enables commercial use Switch and driver available in the switching reference approximately input stage.

Bevorzugt wird als Schaltstufe ein Leistungs-MOSFET verwen­ det. Leistungs-MOSFETs eignen sich besonders zum Schalten ho­ her Ströme, so daß damit ein zuverlässig schaltendes Lasermo­ dul realisiert werden kann.A power MOSFET is preferably used as the switching stage det. Power MOSFETs are particularly suitable for switching ho currents, so that a reliably switching Lasermo dul can be realized.

Weiterhin wird mit Vorteil als Eingangsstufe ein MOSFET- Treiber mit hochohmigem Eingang und entspechend geringer Lei­ stungsaufnahme am Eingang verwendet. Solche Treiber sind ebenfalls kommerziell, beispielsweise in Form einer inte­ grierten Schaltung, erhältlich, so daß auf diese Weise mit geringem Aufwand ein Lasermodul geschaffen werden kann, das nahezu leistungslos angesteuert werden kann.Furthermore, a MOSFET is advantageously used as an input stage. Driver with high-resistance input and correspondingly low lei used at the entrance. Such drivers are also commercially, for example in the form of an inte free circuit, available, so in this way with with little effort a laser module can be created that can be controlled almost without power.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, eine Eingangsstufe mit TTL-Eingang zu verwenden. Hierunter ist auch ein Eingang mit einem erweiterten Eingangsspannungsbereich zu verstehen, der mit einem TTL-Signal angesteuert werden kann. Ein so gebilde­ tes Lasermodul kann direkt an bestehende Schaltungen mit TTL- Ausgang angeschlossen werden und erfordert weder einen geson­ derten Treiber in der bestehenden Schaltung noch eine beson­ dere Regelung der Versorgungsspannung. Weitergehend kann die Eingangsstufe mit Vorteil auch an die Signalpegel anderer Lo­ gikfamilien angepaßt sein.It is particularly advantageous here to have an input stage Use TTL input. Below is an entrance with to understand an extended input voltage range that can be controlled with a TTL signal. So formed tes laser module can be connected directly to existing circuits with TTL Output can be connected and does not require a separate special drivers in the existing circuit regulation of the supply voltage. It can go further Input stage with advantage also to the signal levels of other Lo be adapted to families.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Halb­ leiterlaser, elektronischer Schalter und Energiespeicher auf einen gemeinsamen Träger montiert und über Leiterbahnen, die auf dem Träger aufgebracht sind, verbunden.In a preferred embodiment of the invention are half conductor laser, electronic switch and energy storage a common support is mounted and via conductor tracks that are applied to the carrier connected.

Ein so gebildetes Lasermodul zeichnet sich durch hohe Kom­ paktheit und besonders kurze Verbindungen zwischen den ein­ zelnen Komponenten aus. Aufgrund der damit verbundenen gerin­ gen Signallaufzeiten eignet sich ein solches Modul besonders zur Erzeugung von Laserimpulsen mit einer Dauer von wenigen Nanosekunden.A laser module formed in this way is characterized by high com accuracy and particularly short connections between the one individual components. Because of the associated gerin Such a module is particularly suitable for signal runtimes  to generate laser pulses with a duration of a few Nanoseconds.

Weiterhin können bekannte Techniken zur Herstellung von Trä­ ger, Leiterbahnen und Montage der einzelnen Komponenten ver­ wendet werden. Dies erlaubt mit Vorteil eine kostengünstige Herstellung des Lasermoduls.Furthermore, known techniques for producing Trä ger, conductor tracks and assembly of the individual components be applied. This advantageously allows an inexpensive one Manufacture of the laser module.

Bevorzugt wird die Erfindung zur Erzeugung von ns- Laserimpulsen hoher Spitzenleistung verwendet.The invention is preferred for the generation of ns High peak power laser pulses used.

Damit eignet sich die Erfindung beipielsweise als Geber in optischen Entfernungsmeßgeräten.The invention is thus suitable, for example, as an encoder in optical distance measuring devices.

Aufgrund der geringen Leistungsaufnahme, den geringen Anfor­ derungen an die Stromversorgung und der einfachen und nahezu leistungslosen Ansteuerung bietet sich der Einsatz der Erfin­ dung besonders in mobilen Systemen, speziell im KFZ-Bereich und im Flugzeugbau an.Due to the low power consumption, the low requirements changes to the power supply and the simple and almost the Erfin can be used without power particularly in mobile systems, especially in the automotive sector and in aircraft construction.

Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von drei Aus­ führungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4.Further features, advantages and expediencies of the invention result from the following description of three exemplary embodiments in conjunction with FIGS. 1 to 4.

Es zeigenShow it

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei­ spiels eines erfindungsgemäßen Lasermoduls, Fig. 1 is a block diagram of a first game Ausführungsbei an inventive laser module,

Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasermoduls, Fig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of a laser module according to the invention,

Fig. 3 eine schematische Aufsicht eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasermoduls und Fig. 3 is a schematic plan view of a third exemplary embodiment of a laser module according to the invention and

Fig. 4 die optische Leistung in Abhängigkeit der Zeit ei­ nes charakteristischen, von einem erfindungsgemäßen Lasermodul erzeugten Laserimpulses. Fig. 4 shows the optical power as a function of the time of a characteristic laser pulse generated by a laser module according to the invention.

Gleiche oder gleichwirkende Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.The same or equivalent parts are the same Provide reference numerals.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungs­ beispiels. Das Lasermodul 1 beinhaltet einen Halbleiterlaser 2, einen elektronischen Schalter 3 und einen Energiespeicher 4. Fig. 1 shows a block diagram of a first embodiment example. The laser module 1 includes a semiconductor laser 2 , an electronic switch 3 and an energy store 4 .

Als Halbleiterlaser 2 eignen sich insbesondere Leistungsla­ serdioden auf GaAs-Basis. Die Vorzüge der Erfindung, speziell die geringe Leistungsaufnahme werden besonders mit Laser­ dioden erreicht, die für einen Impulsbetrieb im Nanosekunden­ bereich ausgelegt sind. Mit solchen Laserdioden wird aufgrund der kurzen Impulsdauer eine hohe Spitzenintensität erzielt. Die Leistungsaufnahme des Lasermoduls kann dabei durch An­ steuerung mit einem kleinen Tastverhältnis gering gehalten werden kann.As a semiconductor laser 2 are in particular power laser diodes based on GaAs. The advantages of the invention, especially the low power consumption, are achieved in particular with laser diodes which are designed for pulse operation in the nanosecond range. With such laser diodes, a high peak intensity is achieved due to the short pulse duration. The power consumption of the laser module can be kept low by control with a small duty cycle.

Zur Stromversorgung des Halbleiterlasers 2 dient der Energie­ speicher 4, der über den elektronischen Schalter 3 mit dem Halbleiterlaser verbunden ist.To power the semiconductor laser 2 is the energy store 4 , which is connected via the electronic switch 3 to the semiconductor laser.

Der Energiespeicher 4 weist einen externen Anschluß 5 auf, über den der Energiespeicher 4 aufgeladen wird. Mit geringem Aufwand läßt sich der Energiespeicher 4 mit einem Kondensator oder einer Mehrzahl parallel geschalteter Kondensatoren rea­ lisieren. Je nach Anwendungsfall können auch Energiespeicher mit höherer Kapazität, beispielsweise Akkumulatoren verwendet werden. Weiterhin kann der Energiespeicher mehrstufig gebil­ det sein, um beispielsweise den Spitzenleistungsbedarf des Halbleiterlasers gesondert zu decken.The energy store 4 has an external connection 5 , via which the energy store 4 is charged. With little effort, the energy storage device 4 can be realized with a capacitor or a plurality of capacitors connected in parallel. Depending on the application, energy storage devices with a higher capacity, for example batteries, can also be used. Furthermore, the energy store can be formed in several stages, for example to cover the peak power requirement of the semiconductor laser separately.

Der den Energiespeicher 4 mit dem Halbleiterlaser 2 verbin­ dende elektronische Schalter 3 wird über den Steueranschluß 6 angesteuert. Im geschlossenen Zustand des elektronischen Schalters 3 ist der Halbleiterlaser 2 mit dem Energiespeicher 4 verbunden, so daß sich der Energiespeicher 4 über den Halb­ leiterlaser 2 entlädt.The energy storage 4 with the semiconductor laser 2 connec ding electronic switch 3 is controlled via the control terminal 6 . In the closed state of the electronic switch 3 , the semiconductor laser 2 is connected to the energy store 4 , so that the energy store 4 discharges through the semiconductor laser 2 .

Als Schaltstufe des elektronischen Schalters 3 werden bevor­ zugt Leistungs-MOSFETs verwendet, die für Hochstromlasten, wie sie Halbleiterlaser hoher Ausgangsleistung darstellen, aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften besonders geeignet sind.As the switching stage of the electronic switch 3 , power MOSFETs are used before, which are particularly suitable for high-current loads, such as semiconductor lasers with high output power, due to their thermal properties.

Bei einer hochfrequenten Ansteuerung eines solchen MOSFETs steigt allerdings der Steuerstrom aufgrund der schnellen Um­ ladung der MOSFET-Gatekapazität. Daher ist es vorteilhaft, die MOSFET-Schaltstufe über einen geeigneten Treiber anzu­ steuern, so daß die elektrischen Eigenschaften des Steuerein­ gangs 6 von der MOSFET-Schaltstufe weitgehend unabhängig sind.With a high-frequency control of such a MOSFET, however, the control current increases due to the rapid charge around the MOSFET gate capacitance. It is therefore advantageous to control the MOSFET switching stage via a suitable driver, so that the electrical properties of the control input 6 are largely independent of the MOSFET switching stage.

Speziell kann so der MOSFET-Schaltstufe ein hochohmiger Ein­ gang vorgeschaltet werden, der auch im hochfrequenten Bereich eine nahezu strom- bzw. leistungslose Ansteuerung erlaubt.Specifically, the MOSFET switching stage can have a high-resistance on upstream, also in the high-frequency range an almost currentless or powerless control allows.

In Fig. 2 ist das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbei­ spiels gezeigt. Als Halbleiterlaser 3 wird eine GaAs- Laserdiode 8 mit einer InAlGaAs/GaAs-QW-Struktur verwendet. Die Laserdiode besitzt eine Spitzenleistung von etwa 20 W und eine Emissionswellenlänge von 905 nm.In Fig. 2 the circuit diagram of a second game is Ausführungsbei shown. A GaAs laser diode 8 with an InAlGaAs / GaAs-QW structure is used as the semiconductor laser 3 . The laser diode has a peak power of approximately 20 W and an emission wavelength of 905 nm.

Als Energiespeicher 4 dient eine Parallelschaltung zweier Kondensatoren 9a und 9b. Der eine Anschluß 14 der Kondensa­ torparallelschaltung ist wie die Kathode der Laserdiode 8 mit dem Bezugspotentialanschluß 7, der andere Anschluß 15 mit dem Versorgungsspannungsanschluß 5 verbunden.A parallel connection of two capacitors 9 a and 9 b serves as energy store 4 . One terminal 14 of the capacitor parallel circuit is connected like the cathode of the laser diode 8 to the reference potential terminal 7 , the other terminal 15 to the supply voltage terminal 5 .

Über den Versorgungsspannungsanschluß 5 wird die Kondensator­ parallelschaltung kontinuierlich nachgeladen beziehungsweise auf dem Potential der Versorgungsspannung gehalten. The capacitor parallel circuit is continuously recharged or kept at the potential of the supply voltage via the supply voltage connection 5 .

Weiterhin steht dieser Anschluß 15 über den Leistungs-MOSFET 10 mit dem Anodenanschluß der Laserdiode 8 in Verbindung, wo­ bei der Drainanschluß des MOSFETs 10 mit dem Anschluß 15 der Kondensatorparallelschaltung und der Sourceanschluß mit der Anode der Laserdiode 8 verbunden ist. Das Gate des MOSFETs wird mit dem Steueranschluß 6 über den MOSFET-Treiber 11 an­ gesteuert. Als MOSFET-Treiber 11 wird ein Hochgeschwindig­ keits-CMOS-Treiber mit TTL-Eingang verwendet.Furthermore, this connection 15 is connected via the power MOSFET 10 to the anode connection of the laser diode 8 , where the drain connection of the MOSFET 10 is connected to the connection 15 of the capacitor parallel connection and the source connection is connected to the anode of the laser diode 8 . The gate of the MOSFET is controlled with the control terminal 6 via the MOSFET driver 11 . A high-speed CMOS driver with TTL input is used as the MOSFET driver 11 .

Damit kann das Lasermodul nahezu strom- bzw. leistungslos mit einem TTL-Signal gesteuert werden. Das Lasermodul kann daher vorteilhafterweise ohne zusätzlichen Aufwand in bestehende TTL-Schaltungen integriert werden.This means that the laser module can be used almost without power or power controlled by a TTL signal. The laser module can therefore advantageously in existing without additional effort TTL circuits are integrated.

Als Hochgeschwindigkeitstreiber besonders geeignet sind MOSFET-Treiber der Familie EL7104C beziehungsweise EL7114C (Elantec Inc., Datenblatt 1994) mit Schaltzeiten von wenigen Nanosekunden.MOSFET drivers from the EL7104C or EL7114C family (Elantec Inc., data sheet 1994 ) with switching times of a few nanoseconds are particularly suitable as high-speed drivers.

Zum Betrieb ist der MOSFET-Treiber 11 mit dem Versorgungsan­ schluß 5 und dem Bezugspotentialanschluß 7 verbunden. Eine Trennung der Versorgungsspannungen für den Treiber 11 und den Energiespeicher 4 wäre problemlos möglich durch einen zusätz­ lich herausgeführten Anschluß, falls dies beispielsweise auf­ grund des verschiedenen Leistungsbedarfs oder verschiedener Betriebsspannungen für Treiber 11 und Energiespeicher 4 er­ wünscht ist.For operation, the MOSFET driver 11 is connected to the supply 5 and the reference potential terminal 7 . A separation of the supply voltages for the driver 11 and the energy storage 4 would be possible without problems by an additional connection led out, if this is desired, for example due to the different power requirements or different operating voltages for driver 11 and energy storage 4 .

Die gezeigte Ausführungsform wiederum erlaubt ein sehr kom­ paktes Lasermodul, das mit einer einzigen Stromquelle betrie­ ben werden kann.The embodiment shown in turn allows a very com compact laser module that operated with a single power source can be used.

Im Betrieb schaltet bei einem aktiven Steuersignal am Steuer­ anschluß 6 der Treiber 11 den MOSFET 10 durch. Solange der Steueranschluß aktiviert ist, werden die Kondensatoren 9a, 9b über die Laserdiode 8 entladen. Entsprechend strahlt die La­ serdiode 8 einen Laserimpuls ab. In operation, with an active control signal at the control terminal 6, the driver 11 switches the MOSFET 10 through. As long as the control connection is activated, the capacitors 9 a, 9 b are discharged via the laser diode 8 . Accordingly, the laser diode 8 emits a laser pulse.

In Fig. 3 ist eine Aufsicht eines weiteren Ausführungsbei­ spiels der Erfindung gezeigt. Die Einzelkomponenten (Laser­ diode 8, Kondensatoren 9a, 9b, MOSFET 10, MOSFET-Treiber 11) sind auf einem Träger 12 montiert und über Leiterbahnen 13 sowie Drahtverbindungen gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Schaltplan verschaltet.In Fig. 3 is a plan view of another game Ausführungsbei the invention is shown. The individual components (laser diode 8 , capacitors 9 a, 9 b, MOSFET 10 , MOSFET driver 11 ) are mounted on a carrier 12 and interconnected via conductor tracks 13 and wire connections in accordance with the circuit diagram shown in FIG. 2.

Die integrierte Treiberschaltung 11 und der MOSFET 10 sind auf dem Träger 12 aufgeklebt und die jeweiligen Anschlußflä­ chen über Drahtverbindungen mit den entsprechenden Leiterbah­ nen 13 verbunden.The integrated driver circuit 11 and the MOSFET 10 are glued to the carrier 12 and the respective connecting surfaces are connected via wire connections to the corresponding conductor tracks 13 .

Als Kondensatoren 9a, 9b werden SMD-Kondensatoren verwendet, die direkt mit den Kontaktflächen auf die Leiterbahnen 13 ge­ lötet sind.SMD capacitors are used as capacitors 9 a, 9 b, which are soldered directly to the contact surfaces on the conductor tracks 13 .

Der Versorgungsanschluß 5, der Bezugpotentialanschluß 7 und der Steueranschluß 6 ist als Drahtanschluß aus dem Lasermodul 1 herausgeführt.The supply connection 5 , the reference potential connection 7 and the control connection 6 are led out of the laser module 1 as a wire connection.

Zum Schutz der einzelnen Komponenten ist das gesamte Modul mit einer Gehäuseformmasse vergossen oder umspritzt. Bevor­ zugt wird dafür eine für die erzeugte Laserstrahlung transpa­ rente Formmasse verwendet. Alternativ kann die Emissionsflä­ che der Laserdiode 8 von der Formmasse freigehalten werden.To protect the individual components, the entire module is cast or molded with a molding compound. Before given a transparent molding compound is used for the laser radiation generated. Alternatively, the emission surface of the laser diode 8 can be kept free of the molding compound.

Die Abmessungen des Moduls betragen etwa 8 mm × 5 mm bei ei­ ner Dicke von etwa 3 mm. Damit steht ein sehr kompaktes, na­ hezu strom- bzw. leistungslos steuerbares Lasermodul mit gleichmäßig geringer Leitungsaufnahme zur Verfügung.The dimensions of the module are approximately 8 mm × 5 mm for egg ner thickness of about 3 mm. This is a very compact, well laser module that can be controlled with current or power evenly low cable consumption available.

In Fig. 4 ist ein von dem eben beschriebenen Ausführungsbei­ spiel emittierter, charakteristischer Laserimpuls 16 zusammen mit dem Steuerimpuls 17 dargestellt. Aufgetragen ist die op­ tische Leistung POPT des Laserimpulses 16 sowie die Steuer­ spannung UTRG 17 in Abhängigkeit der Zeit t. In FIG. 4, a game emitted from the just described Ausführungsbei, characteristic laser pulse is shown together with the control pulse 17 16. The optical power P OPT of the laser pulse 16 and the control voltage U TRG 17 are plotted as a function of the time t.

Als Steuerimpuls 17 wird ein steilflankiger Rechteckimpuls mit einer Impulsdauer von 10 ns verwendet. Der generierte La­ serimpuls 16 ist näherungsweise gaußförmig mit einer etwas verzögert abfallenden Flanke und besitzt eine typischen Im­ pulsdauer von 6 ns (volle Halbwertsbreite). Die steigende Flanke des Laserimpulses 16 ist aufgrund der Anstiegszeit des MOSFET-Treibers 11 und des MOSFETs 10 gegen die führende Flanke des Steuerimpulses 17 um etwa 5 ns verzögert.A steep-edged rectangular pulse with a pulse duration of 10 ns is used as the control pulse 17 . The generated laser pulse 16 is approximately Gaussian with a slightly delayed falling edge and has a typical pulse duration of 6 ns (full half-width). The rising edge of the laser pulse 16 is delayed by approximately 5 ns due to the rise time of the MOSFET driver 11 and the MOSFET 10 against the leading edge of the control pulse 17 .

Die Erläuterung der Erfindung anhand der beschriebenen drei Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Be­ schränkung der Erfindung zu verstehen.The explanation of the invention with reference to the three described Embodiments are of course not as Be understanding the limitation of the invention.

Claims (14)

1. Lasermodul (1) mit mindestens einem Halbleiterlaser (2) und einer Ansteuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung einen Energiespeicher (4) und einen elektronischen Schalter (3) enthält und der Halbleiterlaser (2) über den elektronischen Schalter (3) mit dem Energiespei­ cher (4) verbunden ist.1. Laser module ( 1 ) with at least one semiconductor laser ( 2 ) and a control circuit, characterized in that the control circuit contains an energy store ( 4 ) and an electronic switch ( 3 ) and the semiconductor laser ( 2 ) via the electronic switch ( 3 ) the energy storage ( 4 ) is connected. 2. Lasermodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterlaser (2) mindestens eine Laserdiode (8) oder einen Laserdiodenhalbleiterkörper aufweist.2. Laser module ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the semiconductor laser ( 2 ) has at least one laser diode ( 8 ) or a laser diode semiconductor body. 3. Lasermodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (4) mindestens einen Kondensator (9) ent­ hält.3. Laser module ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the energy store ( 4 ) holds at least one capacitor ( 9 ) ent. 4. Lasermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermodul (1) einen Versorgungsanschluß (5) aufweist und daß der Energiespeicher (4) mit dem Versorgungsanschluß (5) verbunden ist.4. Laser module ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the laser module ( 1 ) has a supply connection ( 5 ) and that the energy store ( 4 ) is connected to the supply connection ( 5 ). 5. Lasermodul (1) nach Anspruch (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsanschluß (5) direkt mit dem Energiespeicher (4) verbunden ist.5. Laser module ( 1 ) according to claim (4), characterized in that the supply connection ( 5 ) is connected directly to the energy store ( 4 ). 6. Lasermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermodul (1) einen Steueranschluß (6) zur Steuerung des elektronischen Schalters (3) aufweist.6. Laser module ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the laser module ( 1 ) has a control connection ( 6 ) for controlling the electronic switch ( 3 ). 7. Lasermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (3) eine erste und eine zweite Stufe aufweist, wobei die zweite Stufe einen Leistungsschal­ ter darstellt, der über die erste Stufe angesteuert wird.7. Laser module ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electronic switch ( 3 ) has a first and a second stage, the second stage being a power switch ter, which is controlled via the first stage. 8. Lasermodul (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe ein Leistungs-MOSFET (10) ist.8. Laser module ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the second stage is a power MOSFET ( 10 ). 9. Lasermodul (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe eine integrierte Schaltung (11) mit hochohmi­ gem Eingang zur Ansteuerung eines Leistungs-MOSFETs (10) ist.9. Laser module ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the first stage is an integrated circuit ( 11 ) with hochohmi gem input for driving a power MOSFET ( 10 ). 10. Lasermodul (1) nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe einen TTL-Eingang aufweist.10. Laser module ( 1 ) according to one of claims 7, 8 or 9, characterized in that the first stage has a TTL input. 11. Lasermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (4), der Halbleiterlaser (2) und der elektronische Schalter (3) auf einen gemeinsamen Träger (12) aufgebracht sind.11. Laser module ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the energy store ( 4 ), the semiconductor laser ( 2 ) and the electronic switch ( 3 ) are applied to a common carrier ( 12 ). 12. Lasermodul (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (12) Leiterbahnen (13) ausgebildet sind, durch die der Energiespeicher (4), der Halbleiterlaser (2) und der elektronische Schalter (3) verbunden sind.12. Laser module ( 1 ) according to claim 11, characterized in that conductor tracks ( 13 ) are formed on the carrier ( 12 ) through which the energy store ( 4 ), the semiconductor laser ( 2 ) and the electronic switch ( 3 ) are connected. 13. Verwendung eines Lasermoduls (1) nach einem der Ansprü­ che 1 bis 12 zur Erzeugung von Nanosekunden-Laserimpulsen.13. Use of a laser module ( 1 ) according to one of claims 1 to 12 for generating nanosecond laser pulses. 14. Verwendung eines Lasermoduls (1) nach einem der Ansprü­ che 1 bis 12 als Geber in einem optischen Abstandmesser.14. Use of a laser module ( 1 ) according to one of claims 1 to 12 as a sensor in an optical distance meter.
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